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大发棋牌你 了解自然界的四种基本力吗?主宰宇宙中发生的一切

2019-10-29     来源:新浪大发棋牌

 

宇宙中的一切相互作用都与四种基本力分不开。

  新浪大发棋牌讯 大发棋牌北京 时间10月29日消息,据国外媒体报道,各类物理力在宇宙中无处不在。从在路上行走到火箭发射,再到贴在冰箱上的冰箱贴,这些都需要力的作用。尽管看上去花样繁多,但大发棋牌大发棋牌我 们 日常经历的所有力都可以归结成四种基本力:引力、弱力、电磁力、以及强核力。这些便是自然界的四种基本作用力,宇宙中发生的一切都由它们主宰。

  引力

  引力指两个具有质量或能量的物体之间的相互吸引力。从桥上坠落的石块、围绕恒星旋转的行星、月球引发的潮汐……这些都是引力的体现。引力大概是最容易被理解、也最为人熟知的一种基本作用力,但也是最难解释的一种。

  牛顿是首个提出引力概念的人(据说是由树上掉落的苹果启发的)。他将引力描述为两个物体之间的吸引力。但在几个世纪之后,爱因斯坦在广义相对论中提出,引力其实并不是一种吸引、也不是一种力,而是物体使时空发生扭曲的结果。一个大型物体对时空的作用,有点像把一个大球放在一张床单中间,会使床单发生形变,而床单上的其它较小物体便会随之向中间滚落。

  虽然引力能够将行星、恒星、太阳系、甚至星系维系在一起,但它实际上是最弱的一种基本力,在分子和原子尺度上尤其微弱。大发棋牌你 可以这样理解:从地上拿起一个球、或者抬起一只脚、或者跳几下到底有多难?这些动作都是在与整个地球的引力相对抗。在分子和原子尺度上,相比其它几种基本力,引力的影响可以说微乎其微。

  弱力

弱力在核聚变反应中发挥着至关重要的作用。太阳通过核聚变产生能量,滋养着大多数地球生命。

  弱力又叫弱核相互作用,与粒子衰变有关。衰变是指一种类型的亚原子粒子转变成另一类型,例如,一个靠近中子的中微子能够将该中子转变为质子,同时自身转变成电子。

  物理学家通过玻色子的交换来描述这种相互作用过程。玻色子是一种携带着力的粒子。特定类型的玻色子分别对应着弱力、电磁力和强力。弱力涉及的是两种名为“W玻色子”和“Z玻色子”的带电粒子。当质子、中子和电子等亚原子粒子之间的距离小于10-18米、或质子直径的0.1%时,玻色子就会在它们之间发生交换,使这些亚原子粒子衰变成为新的粒子。

  弱力在核聚变反应中发挥着至关重要的作用。太阳通过核聚变产生能量,滋养着大多数地球生命。此外,考古学家会利用碳14来判断远古时期的骨头、木头和其它生物化石的年代,这也与弱力分不开。碳14分子由6个质子和8个中子构成,其中一个中子衰变成质子后,便形成了氮14,由7个质子和7个中子构成。这种衰变发生的速度规律性很强,因此科学家可以用它确定古代化石的年代。

  电磁力

  电磁力又名洛伦兹力,作用于带电粒子之间(如带负电荷的电子和带正电荷的质子)。电荷异性相吸、同性相斥。电荷越高,彼此之间的电磁力越强。此外和引力一样,即使两个带电粒子相隔无限远,相互之间的电磁力也依然存在,只不过会非常、非常微弱。

  从名字可以看出,电磁力由两部分构成:电力和磁力。物理学家最初将它们描述为相互独立的两种力,但他们之后意识到,电力和磁力其实是同一种力的两个成分。

  其中,无论带电粒子处于运动状态还是静止状态,电力都会在它们之间发挥作用,产生让两个粒子相互影响的电场。但一旦带电粒子开始运动,它们之间就会表现出磁力、在周围生成磁场。每当大发棋牌你 给电脑充电、或打开电视时,电子一旦在电线中飞速运动起来,电线就会产生磁性。

  电磁力在带电粒子之间的转移是通过光子实现的,光子是一种没有质量的玻色子,即构成光的粒子。不过,在带电粒子之间转移的光子其实是光子的另一种表现形式,它们是虚拟的,无法被探测到,虽然从大发棋牌技术 层面来说,它们和实际存在的、可探测的光子完全相同。

一本书之所以能稳稳地放在桌面上、而不会在重力作用下透过桌面掉到地上,就是因为桌子原子中的电子会与书本原子中的电子相互排斥所致。

  大发棋牌大发棋牌我 们 在日常大发棋牌生活中感受到的众多现象都与电磁力有关,比如摩擦力、弹力、普通的力、以及让固体保持一定形状的力等等。甚至连鸟类和飞机飞行时产生的的拖曳感也与电磁力有关。这些现象之所以能够发生,都是因为带电粒子(或中性粒子)之间发生的相互作用。例如,一本书之所以能稳稳地放在桌面上、而不会在重力作用下透过桌面掉到地上,就是因为桌子原子中的电子会与书本原子中的电子相互排斥所致。

  强核力

  强核力又名强核相互作用,是自然界四种基本力中最强的一种,强度达引力的6×1039倍。它可以将构成物质的基本粒子结合在一起、形成更大的粒子,如将夸克结合在一起、构成质子和中子,再将质子和中子结合在一起、构成原子核。

  与弱力相似,强力只有在亚原子粒子间距离极小时才能发挥作用,彼此之间的距离不能超过10-15米,约等于质子直径。

  强力的奇特之处在于,不同于其它几种基本力,亚原子粒子距离越近、强力就越弱,粒子距离最远时反而最强。一旦两个夸克进入彼此的作用范围,胶子(一种没有质量的带电玻色子)就会在它们之间传递强力,将它们紧紧“黏结”在一起。一小部分强力会在质子与中子之间发挥作用,名为“残留强力”。原子核中的质子由于都带正电荷,本应相互排斥,但残留强力可以盖过这种排斥力,使原子核中的粒子维持结合状态。

  统一的自然

一些科学家认为,四种基本力可以合并为一种主宰宇宙万物的力,这就是所谓的统一场理论。

  大发棋牌关于 四大基本力,有一个问题尚未解决:所谓的“四种”基本力,会不会其实是宇宙中一种高级力的不同体现呢?若真是这样的话,各种力应当都能与其它力合并才对。而目前已经有证据体现了这种可能性。

  1979年的诺贝尔物理学家授予了哈佛大发棋牌大学 的谢尔顿·格拉肖(Sheldon Glashow)、史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)、以及帝国理工学院的阿卜杜斯·萨拉姆(Abdus Salam),因为他们实现了电磁力与弱力的统一、提出了“电弱力”的概念。而物理学家还希望找到某种大一统理论,能够将电弱力与强力结合在一起、形成电核力。根据模型预测,这种力的确是存在的,但目前尚未被研究人员观察到。最终,研究人员还需要将电核力与引力统一在一起,形成真正的“万物理论”,即能够解释整个宇宙的理论框架。

  但物理学家发现,要想将微观世界与宏观世界结合在一起相当困难。在较大尺度、尤其是天文尺度上,引力占主导作用,最好用爱因斯坦的广义相对论来解释。但在分子、原子或亚原子尺度上,自然界则最好由量子力学来解释。而到目前为止,还没有人能很好地将这两个迥异的世界设法结合在一起。

  研究“量子引力”的物理学家希望能用量子世界的概念来描述引力,从而推进两个世界的结合。而这种大发棋牌方法 的关键在于找到引力子,即理论上存在的引力玻色子。引力是目前唯一一种不用玻色子便可描述的基本力,但由于其它几种基本力的解释都需要玻色子,科学家认为一定也存在亚原子级别的引力子,只是尚未找到而已。

  “暗物质”和“暗能量”的概念则使整个局面变得更加繁冗复杂。宇宙约95%都由它们构成。目前仍不清楚暗物质和暗能量究竟是由单个粒子构成、还是由一整套拥有自己的力和“信使”玻色子的粒子构成。

  目前科学家最感兴趣的信使粒子主要是理论中的“暗光子”,它可以调解可见宇宙与不可见宇宙之间的相互作用。假如暗光子真的存在,将成为大发棋牌大发棋牌我 们 探测暗物质的关键,并大发棋牌帮助 科学家发现第五种基本力。不过目前为止,科学家尚未发现任何暗光子存在的迹象,甚至有研究提出了“暗光子并不存在”的强有力证据。

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